Los componentes del ordenador son cada vez más grandes, cuando debería ser al reves

Los componentes del ordenador son cada vez más grandes, cuando debería ser al reves

Josep Roca

Los nuevos métodos para fabricar chips permiten crearlos con transistores mucho más pequeños y, por tanto, colocar más dentro de la misma área. Esto nos lleva a una pregunta simple: ¿Por qué NVIDIA y AMD no lanzan versiones de tamaño reducidas de sus chips ya existentes para las gamas más modestas? Pues bien, esto, aunque no os lo creáis no tiene nada que ver con una estrategia de marketing, sino con algo que tienen todos los chips, los llamados microbumps.

La lógica de la Ley de Moore es que, si yo tengo un chip cuadrado de 10 mm de longitud, pongamos a 10 nm para simplificar las cosas. Entonces, si hago una versión a 7 nm del mismo chip, pasará a tener 7 mm de longitud y, por tanto, pasará de los 100 mm2 de área a los 49 mm2 y en consecuencia habrá reducido su tamaño a la mitad. Sin embargo, esto no es posible por el hecho de que el chip necesita mantener su capacidad comunicativa con el exterior y por desgracia, esa parte no escala de la misma manera. Es por ello que os vamos a introducir lo que son los microbumps.

¿Por qué no vemos CPU, GPU, SSD u otros a menor tamaño?

La llegada de las tarjetas gráficas de gran tamaño como las RTX 4090 nos puede llevar a hacernos una pregunta completamente lógica si tenemos en cuanta cómo funciona la evolución de los chips con el pasar del tiempo. Es más, existe la tendencia de ir miniaturizando las cosas para que ocupen cada vez menos espacio. Sin embargo, no vemos módulos de memoria de tamaño reducido, tampoco unidades SSD y procesadores tampoco.

Tarjeta Gráfica miniatura

Y deberíamos por lógica verlos, ya que tener transistores más pequeños supone no solo hacer chips más complejos, sino poder reducir el tamaño de los que ya existen. No olvidemos que las especificaciones de muchos productos ya son lo suficientemente buenas en rendimiento. Por lo que se les ha de buscar el atractivo de otra forma y lo normal sería tener sistemas cada vez más compactos, en cambio, nos encontramos con que estos están desapareciendo poco a poco.

Y todo ello no se debe a simples caprichos, sino en el hecho de que cuando se suele hablar de escalar los chips, ya sean de lógica o de memoria, no se habla de un elemento que tiene que ver con la interconexión y comunicación de los mismos.

¿Qué son los microbumps en un chip?

Muchos habréis visto chips desoldados que tienen una matriz de pines en la parte inferior que suelen ir soldados a la placa. Pues bien, el trabajo de estas conexiones es la de comunicar el chip con el PCB y, por tanto, con otros chips, las líneas de voltaje que llegan desde la fuente de alimentación, etcétera. Dichas conexiones son las que luego cuando son soldadas a la placa se ven cómo pequeñas bolas de cobre, y que en el fondo no son más que pines de conexión. Es por ello que a la hora deshacerlas y volverlas a rehacer al proceso lo llamamos reballing. En realidad, deberíamos llamarlo remicrobumping,

Microbumps

El problema es que no escalan de la misma manera que los transistores, por lo que si reducimos el tamaño del chip también tendremos que tener en cuenta que vamos a tener menos conexiones disponibles. Esto supone tener que compartir los microbumps para diferentes funciones, lo que acaba suponiendo problemas de contención a la hora de acceder a la información. Tampoco se puede mantener el ancho de banda por el hecho de que esto supondría aumentar la velocidad de reloj de la interfaz y con ello su voltaje, consumo energético y calor.

Es por este motivo qué a la hora de diseñar un chip como la GPU de una tarjeta gráfica o un nuevo tipo de memoria, se suele dejar fijo la cantidad de conexiones o microbumps y con ello el tamaño del chip. No se busca hacer una versión más barata y pequeña de un chip ya existente por los problemas que os acabamos de comentar. Es por ello que, por ejemplo, NVIDIA no ha lanzado su serie RTX 30 de Samsung 8 nm a TSMC 4 nm. Tampoco lo ha hecho AMD con sus RX 6000.

El problema de los chips antiguos

¿Qué ocurre con los chips que son muy antiguos? Dado que se llega al punto en que tenemos tan pocos transistores que escalar por área, no tiene sentido fabricarlos en un nodo más avanzado, ya que se termina pagando más por el coste de la oblea sin que se puedan beneficiar de un transistor más pequeño. Es por ello, que siguen existiendo fábricas con nodos de fabricación menos avanzados que hacen circuitos integrados menos avanzados, pero son esenciales para multitudes de industrias.

Fabricar Chips España Estados Unidos

Es más, parte de los planes de regionalización que consisten en no depender de las fábricas asiáticas de chips para construirlas en la Unión Europea y en los Estados Unidos no se basan en crear el chip más avanzado, sino de trasladar más cerca la fabricación de los mismos y tener control sobre la producción y los costes de logística.

Ya para terminar, una tendencia ha sido la de la integración, si un chip es demasiado pequeño para fabricarse en un proceso más avanzado, entonces se unen varios colindantes en uno solo. Esto es algo que hemos visto en las placas base, donde cada vez hay menos chips en ellas, pero las especificaciones de las mismas no bajan.

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